專(zhuān)利名稱(chēng)：用于促進(jìn)線(xiàn)形材料的纏繞的自動(dòng)卷軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般涉及一種用于纏繞(spool)線(xiàn)形材料的系統(tǒng)和方法，具體地，涉及一 種具有用于控制線(xiàn)形材料的纏繞的電動(dòng)機(jī)控制器的機(jī)動(dòng)化的卷軸。
背景技術(shù)：
諸如水龍帶之類(lèi)的線(xiàn)形材料可能是麻煩且難以管理。已經(jīng)設(shè)計(jì)了一些機(jī)械卷軸以 幫助將此種線(xiàn)形材料纏繞到鼓狀裝置上。一些傳統(tǒng)的卷軸手動(dòng)地運(yùn)行，要求用戶(hù)物理地旋 轉(zhuǎn)卷軸、或鼓以纏繞線(xiàn)形材料。這對(duì)于用戶(hù)可能是費(fèi)力且耗時(shí)的，尤其當(dāng)軟管具有相當(dāng)大的 長(zhǎng)度時(shí)。其他卷軸是電動(dòng)機(jī)控制的，并且可以自動(dòng)地卷起線(xiàn)形材料。這些自動(dòng)的卷軸經(jīng)常 具有齒輪傳動(dòng)裝置，其中電動(dòng)機(jī)的多次旋轉(zhuǎn)促使轉(zhuǎn)軸的單次旋轉(zhuǎn)。例如，一些傳統(tǒng)的自動(dòng)卷 軸具有30 1的齒輪減速，其中電動(dòng)機(jī)的30次旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致卷軸的一次旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)用戶(hù)試圖從自動(dòng)卷軸中拉出線(xiàn)形材料時(shí)，用戶(hù)必須反方向地通過(guò)齒輪減 速促使的增加的阻抗，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)針對(duì)卷軸的每一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)30次。不僅使用戶(hù)負(fù)有外 部物理負(fù)擔(dān)，而且線(xiàn)形材料經(jīng)受額外的應(yīng)力。一些自動(dòng)卷軸包括諸如空擋離合器之類(lèi)的離 合器(clutch)系統(tǒng)，所述離合器系統(tǒng)使電動(dòng)機(jī)無(wú)效(或脫離合)以使用戶(hù)能夠自由地拉出 線(xiàn)形材料。這通常要求用戶(hù)處于卷軸的位置處以激活離合器。另外，離合器組件可能是昂 貴的并且相當(dāng)大地增加了自動(dòng)卷軸的成本。傳統(tǒng)的自動(dòng)卷軸電動(dòng)機(jī)還傾向于以恒定的速率旋轉(zhuǎn)卷軸。因此，當(dāng)卷軸到達(dá)線(xiàn)形 材料的末端時(shí)，此種旋轉(zhuǎn)可能促使線(xiàn)形材料的無(wú)法控制地?fù)u擺，甚至與卷軸單元強(qiáng)有力地 對(duì)撞。這不穩(wěn)定的移動(dòng)可能導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損壞或通過(guò)線(xiàn)形材料擊中附近的人對(duì)其嚴(yán)重的傷害。 時(shí)常地，用戶(hù)還必須按下按鈕或激活控制器以停止自動(dòng)卷軸旋轉(zhuǎn)。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，一些 自動(dòng)卷軸整合了昂貴的編碼器，所述編碼器跟蹤記載剩下的要纏繞的線(xiàn)形材料的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，存在對(duì)自動(dòng)卷軸的需要，當(dāng)用戶(hù)試圖拉出或展開(kāi)線(xiàn)形材料(例如園藝軟管) 時(shí)所述自動(dòng)卷軸幫助用戶(hù)。另外，存在針對(duì)自動(dòng)卷軸的需要，所述自動(dòng)卷軸便宜地記載留待 收回的軟管部分的長(zhǎng)度的軌跡。還需要具有電動(dòng)機(jī)控制器的自動(dòng)卷軸，所述電動(dòng)機(jī)控制器 當(dāng)收回軟管的末端部分時(shí)減小電動(dòng)機(jī)的纏繞速度。在特定的實(shí)施例中，自動(dòng)卷軸積極地幫助試圖從卷軸收回軟管的用戶(hù)。例如，當(dāng)用 戶(hù)從卷軸拉軟管時(shí)，自動(dòng)卷軸可以感測(cè)倒退(back)，或使通過(guò)電動(dòng)機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)而創(chuàng)建的 電磁力(EMF)信號(hào)變得相反。根據(jù)感測(cè)反相的EMF信號(hào)，電動(dòng)機(jī)控制器促使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，使 得從卷軸延遲了已卷繞的園藝軟管。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器監(jiān)測(cè)已卷繞在卷軸的軟管的量。當(dāng)卷軸收回軟管的末端部分時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器促使電動(dòng)機(jī)以較低的速度運(yùn)行，從而降低了收回的速度。這 種速度的降低防止當(dāng)將軟管收回到卷軸中時(shí)促使對(duì)軟管的末端的損害或損傷。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于促進(jìn)線(xiàn)形材料的纏繞的自動(dòng)卷軸。自動(dòng)卷軸包 括具有纏繞表面的可旋轉(zhuǎn)的鼓，當(dāng)所述鼓以第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述鼓能夠?qū)⒕€(xiàn)形材料卷繞 到纏繞表面周?chē)?，?dāng)所述鼓以第二方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述鼓還能夠?qū)⒕€(xiàn)形材料從纏繞表面周?chē)?展開(kāi)。所述卷軸還包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)能夠與鼓相互作用以選擇性地在第一方向或第 二方向中旋轉(zhuǎn)鼓；以及包括傳感器的控制電路，所述傳感器能夠監(jiān)測(cè)表示線(xiàn)形材料的拉力 的電信號(hào)，當(dāng)線(xiàn)形材料的拉力超過(guò)預(yù)定量時(shí)，所述控制電路能夠輸出控制信號(hào)來(lái)使電動(dòng)機(jī) 以第二方向旋轉(zhuǎn)鼓來(lái)展開(kāi)線(xiàn)形材料。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于提供用于纏繞線(xiàn)形材料的電動(dòng)化卷軸的方法。 所述方法包括提供可旋轉(zhuǎn)部件，所述可旋轉(zhuǎn)部件能夠旋轉(zhuǎn)以將線(xiàn)形材料卷繞到可旋轉(zhuǎn)部 件周?chē)灰约疤峁╇妱?dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)能夠與可旋轉(zhuǎn)部件相互作用以控制可旋轉(zhuǎn)部件的旋 轉(zhuǎn)速率。所述方法還包括提供電動(dòng)機(jī)控制器，所述電動(dòng)機(jī)控制器能夠監(jiān)測(cè)與電動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián) 的信號(hào)，并基于所述信號(hào)向電動(dòng)機(jī)輸出至少一個(gè)控制信號(hào)，以當(dāng)卷繞線(xiàn)形材料的末端部分 時(shí)降低可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率。在一個(gè)實(shí)施例中，共來(lái)了一種用于促進(jìn)線(xiàn)形材料的纏繞的電動(dòng)化的卷軸。所述電 動(dòng)化的卷軸包括可旋轉(zhuǎn)部件，所述可旋轉(zhuǎn)部件能夠旋轉(zhuǎn)以將線(xiàn)形材料卷繞到可旋轉(zhuǎn)部件 周?chē)浑妱?dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)能夠在至少第一方向中與可旋轉(zhuǎn)鼓相互作用；以及控制電路，所 述控制電路能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)可旋轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)，至少當(dāng)線(xiàn)形材料的 末端接近可旋轉(zhuǎn)鼓時(shí)確定所述電動(dòng)機(jī)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于自動(dòng)地纏繞軟管的卷軸。所述卷軸包括用于旋 轉(zhuǎn)以纏繞軟管的裝置；與用于旋轉(zhuǎn)的裝置相互作用以控制用于旋轉(zhuǎn)的裝置的旋轉(zhuǎn)速率的裝 置；以及用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)信號(hào)，并且基于所述電動(dòng)機(jī)信號(hào)，當(dāng)卷繞軟管的末端部分時(shí)，向用 于相互作用裝置輸出至少一個(gè)信號(hào)以降低用于旋轉(zhuǎn)的裝置的旋轉(zhuǎn)速率的裝置。為了概括公開(kāi)的目的，這里已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的確定的方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎性特征。 應(yīng)該理解的是，沒(méi)必要將所有的這些優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的任意具體的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，可 以將本發(fā)明用以下方式具體實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行可以實(shí)現(xiàn)或最優(yōu)化如這里所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一 組優(yōu)點(diǎn)，而不必實(shí)現(xiàn)如這里所教導(dǎo)的或建議的其他優(yōu)點(diǎn)。


圖1說(shuō)明了自動(dòng)卷軸的典型實(shí)施例的正視圖。圖2說(shuō)明了通過(guò)圖1的自動(dòng)卷軸可用的典型控制系統(tǒng)的方框圖。圖3說(shuō)明了通過(guò)圖2的控制系統(tǒng)可用的可變收回速度過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。圖4說(shuō)明了和以圖1的自動(dòng)卷軸一起使用的遙控裝置的典型實(shí)施例。圖5說(shuō)明了通過(guò)圖2的控制系統(tǒng)可用的反向輔助過(guò)程的典型實(shí)施例的流程圖。圖6至圖9說(shuō)明了圖1的自動(dòng)卷軸的電動(dòng)機(jī)控制器的典型電路的示意圖。圖IOA至圖IOC說(shuō)明了圖1的自動(dòng)卷軸的電動(dòng)機(jī)控制器的典型現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)的方框圖。
具體實(shí)施例方式圖1說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)卷軸100。構(gòu)造說(shuō)明的自動(dòng)卷軸100 以纏繞水管，例如用在花園或院子區(qū)域?？梢詷?gòu)造自動(dòng)卷軸100的其他實(shí)施例以纏繞空氣 軟管、壓力軟管、或用在家庭設(shè)置、商業(yè)或工業(yè)設(shè)置等的其他類(lèi)型的線(xiàn)形材料。說(shuō)明的自動(dòng)卷軸100包括通過(guò)多個(gè)腿104形成的底座(例如，其兩個(gè)腿在圖1中 示出的四個(gè)腿)支撐的軸體102。有利地，軸體102容納幾個(gè)部件，例如電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制 器、卷軸機(jī)構(gòu)(包括旋轉(zhuǎn)鼓)、卷繞到鼓上的線(xiàn)形材料部分(例如，軟管)等。優(yōu)選地，軸體 102用耐用材料構(gòu)造，例如硬塑料。在其他的實(shí)施例中，軸體102可以用金屬或其他合適的 材料構(gòu)造。在特定的實(shí)施例中，軸體102具有足夠的軸體積以容納擁有約100英尺長(zhǎng)的標(biāo) 準(zhǔn)園藝軟管的卷軸。在其他的實(shí)施例中，軸體102能夠容納用于擁有比100英尺長(zhǎng)更長(zhǎng)的 標(biāo)準(zhǔn)園藝軟管的卷軸。描述的腿104將軸體102支撐于諸如土地(例如，草地)或地板之類(lèi)的表面以上。 腿104也可以有利地包括輪子、滾筒等設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷軸100在地面或其他支撐表面上 的移動(dòng)。在本發(fā)明的確定實(shí)施例中，腿104能夠鎖到或粘附到確定的位置以防止自動(dòng)卷軸 100的側(cè)向移動(dòng)。在特定的實(shí)施例中，可以將軸體102的部分可移動(dòng)地粘附到底座，以允許當(dāng)將軟 管卷繞到內(nèi)部卷軸上時(shí)自動(dòng)卷軸100的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在Mead，Jr.的美國(guó)專(zhuān)利No. 6，279，848 中更加詳細(xì)地描述了往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)制的一個(gè)示例，將其內(nèi)容全部合并在此作為參考。在這里 描述的以及在圖中沒(méi)有示出的確定的結(jié)構(gòu)和機(jī)制已在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，279，848中說(shuō)明。已描述的自動(dòng)卷軸100還包括界面面板106，所述界面面板106包括電源按鈕 108、選擇按鈕110、和指示燈112。電源按鈕108控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，從而控制自動(dòng)卷軸 100。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于斷開(kāi)或停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，按下電源按鈕108開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在特定的實(shí) 施例中，為了解決過(guò)早的命令或電失靈，可以要求按下電源按鈕108預(yù)定的時(shí)間或次數(shù)，例 如，在接通電動(dòng)機(jī)之前至少約0. 1秒。另外，如果按下電源按鈕108并且保持長(zhǎng)于約3秒， 自動(dòng)卷軸100可以斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)，并且產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)(例如，開(kāi)動(dòng)指示燈112)。如果當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按下電源按鈕108，則斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，通過(guò)電源按鈕 108產(chǎn)生的命令優(yōu)先于從遙控設(shè)備(以下討論)接收的任何命令。在特定的實(shí)施例中，可以 要求按下電源按鈕108超過(guò)約0. 1秒以斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)。已說(shuō)明的界面面板106還包括選擇按鈕110。選擇按鈕110可以用于選擇自動(dòng)卷 軸100的用戶(hù)可用的不同選項(xiàng)。例如，用戶(hù)可以壓下選擇按鈕110以指示自動(dòng)卷軸100使 用的線(xiàn)形材料的尺寸的類(lèi)型。在其他實(shí)施例中，選擇按鈕110可以用于選擇針對(duì)自動(dòng)卷軸 100的卷繞速度。已說(shuō)明的指示燈112向用戶(hù)提供關(guān)于自動(dòng)卷軸100的功能的信息。在一個(gè)實(shí)施例 中，指示燈112包光纖指示器，所述指示器包括半透明按鈕。在特定的實(shí)施例中，將指示燈 112構(gòu)造為發(fā)出不同的顏色或發(fā)出不同的光圖案以表示不同的事件或條件。例如，指示燈 112可以閃現(xiàn)閃爍的紅色信號(hào)以指示錯(cuò)誤條件。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，自動(dòng)卷軸100可以包括處理指示燈112之外的指示器 類(lèi)型。例如，自動(dòng)卷軸100可以包括發(fā)出可聽(tīng)聲音或音調(diào)的指示器。盡管參考具體的實(shí)施例描述了界面面板106，界面面板106可以包括可用于控制自動(dòng)卷軸100的運(yùn)行的更多或更少的按鈕。例如，在特定的實(shí)施例中，有利地，自動(dòng)卷軸100 包括“接通”按鈕和“斷開(kāi)”按鈕。另外，界面面板106可以包括共與用戶(hù)通信用的其他類(lèi)型的顯示器或設(shè)備。例如， 界面面板106可以包括液晶顯示器(LCD)、觸摸屏、一個(gè)或多個(gè)旋鈕或刻度盤(pán)、小鍵盤(pán)、及其 組合。有利地，界面面板106還可以包括從遙控設(shè)備接收信號(hào)的RF接收機(jī)(以下討論)。優(yōu)選地，選擇按鈕110通過(guò)電池電源供電。例如，電池電源可以包括可再充電的電 池。在一個(gè)實(shí)施例中，將指示燈112配置用于向用戶(hù)顯示電池電壓電平。例如，指示燈112 當(dāng)電池電平為高時(shí)顯示綠光，當(dāng)電池壽命在被用完時(shí)顯示黃光，以及當(dāng)電池電平為低時(shí)顯 示紅光。在特定的實(shí)施例中，將選擇按鈕110配置用于當(dāng)軟管處于全部收回的狀態(tài)或電池 電壓驟降到確定的電平以下(例如，約11V)時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。這可以防止當(dāng)將軟管從自動(dòng) 卷軸100中纏繞出來(lái)時(shí)電池被完全地放電。除了使用電池電源之外或代替使用電池電源，其他電源能量可以用于向自動(dòng)卷軸 100供電。例如，自動(dòng)卷軸100可以包括與AC電源插座電連接的電線(xiàn)。在其他實(shí)施例中，自 動(dòng)卷軸100可以包括太陽(yáng)能電池技術(shù)或其他類(lèi)型的供電技術(shù)。如圖1中進(jìn)一步所說(shuō)明的，自動(dòng)卷軸100包括纏繞通口 114。纏繞通口 114提供可 以通過(guò)或在其上纏繞線(xiàn)形材料的軸體102上的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，纏繞通口 114包括 具有約1至2英寸直徑的環(huán)形，以便容納標(biāo)準(zhǔn)的園藝軟管。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，纏繞 通口 114可以位于軸體102的可移動(dòng)部分上以促進(jìn)纏繞。在特定的實(shí)施例中，將纏繞通口 114定制大小，使得在纏繞期間僅有軟管通過(guò)其中。在該實(shí)施例中，纏繞通口 114的直徑可 以足夠地小以阻礙軟管(hose)末端處的配件和/或噴嘴的通過(guò)。技術(shù)人員根據(jù)這里的公開(kāi)將認(rèn)識(shí)到可用于自動(dòng)卷軸100的、多種可選的實(shí)施例、 結(jié)構(gòu)、和/或設(shè)備。例如，卷軸100可以包括可用于這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例的任意支撐 結(jié)構(gòu)、任意底座、和/或控制臺(tái)。圖2說(shuō)明了可用于控制線(xiàn)形材料的纏繞和/或退繞的典型控制系統(tǒng)200的方框 圖。在特定的實(shí)施例中，有利地，自動(dòng)卷軸100將控制系統(tǒng)200容納在軸體102內(nèi)部。如圖2的方框圖中所示，控制系統(tǒng)200包括可旋轉(zhuǎn)部件220、電動(dòng)機(jī)222、電動(dòng)機(jī)控 制器224、和接口 226。通常，可旋轉(zhuǎn)部件220通過(guò)電動(dòng)機(jī)222供以動(dòng)力以纏繞和/或退繞 線(xiàn)形材料，例如軟管。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224基于已存儲(chǔ)的指令和/或通過(guò) 接口 226接收的指令來(lái)控制電動(dòng)機(jī)222的運(yùn)行。在特定的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件220包括能夠在至少一個(gè)軸上旋轉(zhuǎn)從而纏繞線(xiàn)性 材料的大體橢圓型鼓。在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)部件220可以包括適用于卷繞線(xiàn)性材料的 其他裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)卷軸100的電動(dòng)機(jī)222包括電刷DC電動(dòng)機(jī)(例如，具有電 刷且具有換向器的傳統(tǒng)DC電動(dòng)機(jī)，所述換向器當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)將已施加的電流切換到多 個(gè)電磁柱上)。有利地，電動(dòng)機(jī)222提供動(dòng)力以旋轉(zhuǎn)自動(dòng)卷軸100內(nèi)部的鼓220，以將軟管 纏繞到鼓220上，從而促使軟管收回到軸體102中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)222經(jīng)由齒輪傳動(dòng)裝置與鼓相連。例如，有利 地，自動(dòng)卷軸100可以包括具有約30 1的齒輪減速的齒輪傳動(dòng)裝置，其中電動(dòng)機(jī)222的約 30次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生鼓220的約1次的旋轉(zhuǎn)。在其他的實(shí)施例中，有利地，可以將其他的齒輪減速
7用于促進(jìn)軟管的纏繞。仍然在其他實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)可以包括電刷DC電動(dòng)機(jī)222、步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)等。在本發(fā)明的確定實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)222在約IOV和約15V之間的電壓范圍之內(nèi)運(yùn) 行，并且消耗最高約250瓦。在正常負(fù)載情況下，電動(dòng)機(jī)222可以運(yùn)用約120盎司-英寸 (或約0.85牛頓-米)的扭矩，并且以約2500rps (每分鐘轉(zhuǎn)速)運(yùn)行。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)222 還能夠在約約0°C至約40°C的環(huán)境溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，允許用于卷軸100在各種類(lèi)型的氣候 條件下的廣泛使用。在特定的實(shí)施例中，有利地，電動(dòng)機(jī)222以選擇的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，以促使鼓220在約30 秒的時(shí)間段之內(nèi)收回100英尺的園藝軟管。然而，根據(jù)這里的公開(kāi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，收回 時(shí)間可以根據(jù)使用的電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型以及通過(guò)自動(dòng)卷軸100纏繞的線(xiàn)形材料的類(lèi)型和長(zhǎng)度 而變化。在特定的實(shí)施例中，將電動(dòng)機(jī)222配置用于以最大的速度收回軟管，例如，在每秒 鐘約3英尺或約4英尺之間。在確定的優(yōu)選實(shí)施例中，將電動(dòng)機(jī)222配置用于以約每秒鐘 3. 6英尺的最大速度收回軟管。為將軟管收回速率維持在選定的最大速率以下，有利地，電 動(dòng)機(jī)222可以在軟管的全部收回期間以不同的速度運(yùn)行。例如，軟管的收回速度可以與卷 繞到鼓220上的軟管的層的直徑成比例。因此，為了最初收回軟管時(shí)實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的速度， 然而當(dāng)卷軸100上的軟管的直徑的增加時(shí)保持在最大速率以下，當(dāng)將更多的軟管纏繞到卷 軸100上時(shí)，鼓220的旋轉(zhuǎn)速度(S卩，RPM)降低。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)擇合理的公開(kāi)將認(rèn)識(shí)到，自動(dòng)卷軸100不需要以恒定的速 度收回軟管。例如，卷軸電動(dòng)機(jī)222可以在整個(gè)收回過(guò)程中以恒定的RPM運(yùn)行。在該實(shí)施 例中，當(dāng)將更多的軟管纏繞到卷軸100中時(shí)收回的速度可以增加。在一個(gè)具體地有利實(shí)施例中，當(dāng)相對(duì)較短的軟管長(zhǎng)度仍需纏繞到鼓220上時(shí)，電 動(dòng)機(jī)222的旋轉(zhuǎn)速度降低以減小軟管的線(xiàn)形收回速度。此種電動(dòng)機(jī)速度的減小可以通過(guò)防 止將軟管的末端太強(qiáng)有力地收回到自動(dòng)卷軸100中，使其免于損傷或物質(zhì)損害。通過(guò)在圖3中的流程圖所代表的各種收回速度過(guò)程300所說(shuō)明的一種用于減小軟 管的末端的收回速度的方法的一個(gè)示例。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224執(zhí)行圖3的 各種收回速度過(guò)程300以改變自動(dòng)卷軸100的收回的速度，所述電動(dòng)機(jī)控制器224控制電 動(dòng)機(jī)222的運(yùn)行。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224可以執(zhí)行各種收回速度過(guò)程300，以當(dāng)將軟管 幾乎全部地收回到自動(dòng)卷軸100中時(shí)改變，例如當(dāng)剩余有15英寸的軟管要收回時(shí)。出于示例的目的，這里將參考在圖2中說(shuō)明的控制系統(tǒng)部件描述各種收回速度過(guò) 程 300。過(guò)程300開(kāi)始于塊332，其中電動(dòng)機(jī)控制器224接收命令以收回于卷軸100相聯(lián)系 的線(xiàn)形材料，例如軟管。例如，可以通過(guò)接口 226接收此命令。在塊334，卷軸100以第一或 正常速度收回軟管。例如，卷軸100的電動(dòng)機(jī)222可以旋轉(zhuǎn)鼓220以約每秒鐘3. 3英尺的 速度收回軟管。在確定的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)根據(jù)眾所周知的技術(shù)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來(lái)控制 電動(dòng)機(jī)222的速度。具體地，電動(dòng)機(jī)控制器224可以通過(guò)改變施加到電動(dòng)機(jī)222上的DC電 流的占空比控制電動(dòng)機(jī)222的速度。在塊336，電動(dòng)機(jī)控制器224確定電動(dòng)機(jī)222是由已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)預(yù)定的時(shí)間段，例如，超過(guò)兩秒鐘。如果電動(dòng)機(jī)222已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)于具體的持續(xù)時(shí)間，過(guò)程300繼續(xù)進(jìn)行塊 338，其中電動(dòng)機(jī)控制器224斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)222。如果電動(dòng)機(jī)222還沒(méi)有停止旋轉(zhuǎn)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間，過(guò)程300繼續(xù)進(jìn)行塊340，其中 電動(dòng)機(jī)控制器224確定軟管的收回位置(例如，在通口 114處軟管進(jìn)入卷軸100的部分) 是否比距離“初始”位置約15英尺小。例如，“初始”位置可以與軟管的末端相關(guān)聯(lián)，并且在 塊340，電動(dòng)機(jī)控制器224可以確定什么時(shí)候軟管還剩下約15英尺要收回。在特定的實(shí)施 例中，電動(dòng)機(jī)控制器224在之前的卷繞周期期間確定“初始”位置，例如當(dāng)基本上已經(jīng)收回 了所有的軟管時(shí)。在其他的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224可以通過(guò)編碼器的使用計(jì)算初始 位置，或者用戶(hù)可以輸入關(guān)于初始位置的數(shù)據(jù)(例如，通過(guò)輸入線(xiàn)形材料的總長(zhǎng)度)。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)控制器224有利地跟蹤記載已經(jīng)收回的軟管長(zhǎng)度。在特定的實(shí)施 例中，電動(dòng)機(jī)控制器224有利地便宜地跟蹤軟管的長(zhǎng)度，例如，通過(guò)監(jiān)測(cè)現(xiàn)有的電子裝置。 在一些實(shí)施例中，此種監(jiān)測(cè)發(fā)生在缺乏可以在其他傳統(tǒng)自動(dòng)卷軸中找到的昂貴的編碼器。在特定的實(shí)施例中，自動(dòng)卷軸100監(jiān)測(cè)施加到諸如電刷DC電動(dòng)機(jī)之類(lèi)的電動(dòng)機(jī) 222的電流，并且基于已測(cè)量的電流確定電動(dòng)機(jī)222的速度。通過(guò)確定電動(dòng)機(jī)222的速度， 并且通過(guò)跟蹤記載電動(dòng)機(jī)222以特定的速度運(yùn)行期間的時(shí)間，自動(dòng)卷軸100中的電動(dòng)機(jī)控 制器224能夠計(jì)算電動(dòng)機(jī)222的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，并且因此，能夠計(jì)算自動(dòng)卷軸100的鼓220的旋 轉(zhuǎn)次數(shù)。根據(jù)鼓220的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和鼓220上的軟管的層的直徑確定收回到鼓220上的軟管 的長(zhǎng)度。因此，當(dāng)卷軸100收回軟管時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224能夠確定收回足夠長(zhǎng)度的軟管使 得軟管的末端部分(即，最后15英尺)進(jìn)入軟管部分114的時(shí)候。當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224做 出此確定時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224減小PWM脈沖的占空比以減小電動(dòng)機(jī)220的旋轉(zhuǎn)速度，并且 從而在最后15英尺(或其他選定的長(zhǎng)度)期間收回軟管時(shí)減小軟管的線(xiàn)速度。在其他的實(shí)施例中，當(dāng)執(zhí)行過(guò)程300以控制線(xiàn)形材料的收回速度時(shí)可以使用除了 約15英尺之外的長(zhǎng)度。例如，可以由用戶(hù)通過(guò)界面面板106設(shè)定和/或調(diào)節(jié)特定的長(zhǎng)度。繼續(xù)參考圖3的過(guò)程300，如果收回位置是距離“初始”位置的15英尺或更多，過(guò) 程300返回塊334，其中卷軸100繼續(xù)以正常速度收回軟管。如果收回位置距離“初始”位置小于15英尺，過(guò)程300繼續(xù)塊342，其中電動(dòng)機(jī)控 制器224減小電動(dòng)機(jī)222的速度，以便以較低的速度收回軟管。例如，電動(dòng)機(jī)控制器224可 以減小收回速度到第一或正常速度的一半，約每秒鐘1.67英尺。在塊344，電動(dòng)機(jī)控制器224確定電動(dòng)機(jī)222是否已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)預(yù)定的時(shí)間段，例 如，超過(guò)兩秒鐘。如果電動(dòng)機(jī)222已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)于固定的持續(xù)時(shí)間，過(guò)程300繼續(xù)進(jìn)行塊 338，其中電動(dòng)機(jī)控制器224斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)222。例如，如果軟管的末端咬合通口 114使得軟管 末端不能穿過(guò)其中，電動(dòng)機(jī)222不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并且隨后由電動(dòng)機(jī)控制器224斷開(kāi)。如果電動(dòng)機(jī)222還沒(méi)有停止旋轉(zhuǎn)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度，過(guò)程300返回塊342，其中電動(dòng) 機(jī)222繼續(xù)以已減小的速度收回軟管。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224在從約IOV至約14. 5V的電壓范圍中運(yùn)行， 并且最高消耗約450瓦。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)控制器224消耗不超過(guò)約42安 培的電流。為了使免于電流尖脈沖，其中所述電流尖脈沖損壞電動(dòng)機(jī)控制器224和/或電 動(dòng)機(jī)222，并且造成電視安全風(fēng)險(xiǎn)，有利地，電動(dòng)機(jī)控制器224的特定的實(shí)施例包括電流檢
9測(cè)斷開(kāi)電路。在該實(shí)施例中，當(dāng)電流閾值超過(guò)確定的時(shí)間段時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224自動(dòng)地停 止運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)222。例如，電動(dòng)機(jī)控制器224可以檢測(cè)通過(guò)單個(gè)MOSFET或通過(guò)其他的電流 檢測(cè)設(shè)備或部件兩端的電流。如果已檢測(cè)的電流超過(guò)42安培以上約2秒鐘，有利地，電動(dòng) 機(jī)控制器224斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)222直到用戶(hù)清除障礙并且重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制器224為止。在 其他的實(shí)施例中，可以選擇電流閾值和時(shí)間段以實(shí)現(xiàn)安全和性能之間的平衡。例如，并且根據(jù)針對(duì)圖3的塊336、338和344的具體應(yīng)用，當(dāng)自動(dòng)卷軸100在收 回軟管的同時(shí)軟管遇到障礙時(shí)，可能發(fā)生電流尖脈沖。例如，軟管可能勾在石頭上、勾在 躺椅上、或其他類(lèi)型的障礙，所述障礙能夠阻止由自動(dòng)卷軸100再收回軟管。此時(shí)，電動(dòng)機(jī) 222(以及鼓220)可以停止旋轉(zhuǎn)并且從而在檢測(cè)的電流提取中引起尖脈沖。作為安全措施， 有利地，電動(dòng)機(jī)控制器224停止運(yùn)行電動(dòng)機(jī)220，直到電動(dòng)機(jī)控制器224從用戶(hù)接收另一個(gè) 收回命令，優(yōu)選地，在已經(jīng)除去了任何障礙之后。同樣優(yōu)選地，設(shè)定最大電流限制，使得較小 的電流尖脈沖不會(huì)停止運(yùn)行電動(dòng)機(jī)222，例如，當(dāng)軟管遇到較小的障礙時(shí)，所述較小的障礙 不會(huì)完全地阻止軟管收回，但是促使軟管的收回的暫時(shí)的減速，隨之而來(lái)電流中相稱(chēng)的暫 時(shí)增加。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224還可以使用電流傳感器以確定什么時(shí)候 將軟管完全收回到自動(dòng)卷軸100中并且將軟管卷繞到內(nèi)部鼓220上。具體地，由軟管通 口(port) 114阻礙了軟管的末端處的裝置進(jìn)一步地移動(dòng)時(shí)，不能進(jìn)一步地收回軟管并且鼓 220不能再轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)222不成功地試圖轉(zhuǎn)動(dòng)鼓220時(shí)，施加到電動(dòng)機(jī)222上的電流增 加。電動(dòng)機(jī)控制器224讀出電流尖脈沖并且停止運(yùn)行電動(dòng)機(jī)222。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng) 機(jī)控制器224假設(shè)由收回過(guò)程的完成引起電流尖脈沖，并且電動(dòng)機(jī)控制器224將軟管的電 流位置建立為“初始”位置。直到建立新的“初始”位置，如上所述，通過(guò)相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)次 數(shù)來(lái)確定從自動(dòng)卷軸100拔出的軟管的長(zhǎng)度，并且如上所述，通過(guò)在正向中的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)來(lái) 確定已經(jīng)回到鼓220-的軟管的長(zhǎng)度。另一個(gè)方面，如果由電流尖脈沖是由外部障礙促使的，用戶(hù)可以從障礙中解開(kāi)軟 管，并且按下遙控裝置中的初始按鈕或使用自動(dòng)卷軸100上的界面面板106截獲初始功能。 當(dāng)以此種方式激活電動(dòng)機(jī)控制器224時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224再次正向運(yùn)行電動(dòng)機(jī)222以進(jìn) 一步地收回軟管。當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224檢測(cè)另一個(gè)電流尖脈沖時(shí)，建立新的“初始”位置。 通過(guò)使用電流尖脈沖的檢測(cè)來(lái)建立初始位置，這里描述的自動(dòng)卷軸100的實(shí)施例不要求復(fù) 雜的機(jī)制或電學(xué)機(jī)制以確定何時(shí)全部收回軟管。技術(shù)人員將根據(jù)這里的公開(kāi)認(rèn)識(shí)到，用于 跟蹤收回的線(xiàn)形材料的數(shù)量和/或線(xiàn)形材料的收回速度的多種可選方法和/或設(shè)備。例 如，卷軸100可以使用諸如最佳編碼器之類(lèi)的編碼器，或使用諸如簧片開(kāi)關(guān)之類(lèi)的磁性設(shè) 備等。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這里的公開(kāi)將認(rèn)識(shí)到，可以將最大電流設(shè)定在42安 培以上或設(shè)定在42安培以下，這取決于控制器224和自動(dòng)卷軸100的設(shè)計(jì)。在特定的實(shí)施例中，有利地，電動(dòng)機(jī)控制器224具有兩種模式休眠模式和激活模 式。電動(dòng)機(jī)控制器224在任何活動(dòng)發(fā)生時(shí)運(yùn)行于激活模式，例如，通過(guò)用戶(hù)的軟管的伸展， 或響應(yīng)于來(lái)自用戶(hù)的命令的軟管的收回。電動(dòng)機(jī)控制器224還當(dāng)經(jīng)由界面面板106或經(jīng)由 遙控裝置從用戶(hù)接收命令時(shí)運(yùn)行于激活模式。在激活模式期間由電動(dòng)機(jī)控制板所要求的電 流可以是約30毫安以下。
為了保存能量，在特定的實(shí)施例中，有利地配置電動(dòng)機(jī)控制器224以當(dāng)預(yù)定的時(shí) 間段內(nèi)(例如60秒)沒(méi)有發(fā)生活動(dòng)時(shí)進(jìn)入休眠模式。在休眠模式期間，有利地減小了電動(dòng) 機(jī)控制器224所要求的電流。例如，電動(dòng)機(jī)控制器224可能在休眠模式中要求約300微安 以下。圖4說(shuō)明了能夠使用戶(hù)手動(dòng)地控制自動(dòng)卷軸100而不必使用界面面板106的遙控 裝置400。在特定的實(shí)施例中，遙控器400運(yùn)行自動(dòng)卷軸100的流體控制器并且還控制電動(dòng) 機(jī)222，以將軟管卷繞到鼓220上或從鼓220上解開(kāi)。例如，遙控裝置400可以與如上所述 的電動(dòng)機(jī)控制器224通信。優(yōu)選地，遙控裝置400對(duì)諸如標(biāo)準(zhǔn)堿性電池之類(lèi)的DC電池起作用。在其他實(shí)施例 中，遙控裝置400可以通過(guò)其他電源供電，例如鋰電池、太陽(yáng)能技術(shù)等。已說(shuō)明的遙控裝置400包括用于控制軟管卷軸運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)按鈕。在已說(shuō)明 的實(shí)施例中，遙控裝置400包括閥控按鈕450、“初始”按鈕452、“停止”按鈕454、和“慢進(jìn)” 按鈕456。注意，關(guān)于這些按鈕的符號(hào)的使用可以模仿有關(guān)磁帶、光盤(pán)、和視頻重放設(shè)備的符 號(hào)。按下閥控按鈕450向自動(dòng)卷軸100的電子裝置發(fā)送信號(hào)，以將流體控制器連接出 于打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)之間的電子制動(dòng)閥，從而通過(guò)軟管控制流體(例如，水)的流動(dòng)或者其他 (例如，空氣)。按下閥控按鈕452以使電動(dòng)機(jī)控制器224將軟管卷繞到自動(dòng)卷軸100內(nèi)部的鼓 220上。在特定的實(shí)施例中，在已經(jīng)按下初始按鈕452之后將軟管以較快的速度收回且卷繞 到卷軸100上。例如，有利地，在約30秒鐘將100英尺的軟管卷繞到卷軸鼓220上。按下停止按鈕454促使電動(dòng)機(jī)控制器224暫停自動(dòng)卷軸100中的電動(dòng)機(jī)222的運(yùn) 行，使得軟管的收回停止。在特定的實(shí)施例中，停止按鈕454提供安全特性，使得由停止按 鈕發(fā)出的命令優(yōu)先于根據(jù)初始按鈕452發(fā)布的命令。慢進(jìn)按鈕456允許用戶(hù)控制已由軟管卷軸100卷入的軟管的數(shù)量。例如，在一個(gè) 實(shí)施例中，按下慢進(jìn)按鈕456促使軟管卷軸100只要按下慢進(jìn)按鈕456就卷入軟管。當(dāng)用 戶(hù)釋放慢進(jìn)按鈕456時(shí)，自動(dòng)卷軸100停止收回軟管。在特定的實(shí)施例中，當(dāng)按下慢進(jìn)按鈕 456使卷軸100收回軟管的速度小于按下初始按鈕452之后卷軸100收回軟管的速度。因 為在按下慢進(jìn)按鈕456期間僅收回軟管，優(yōu)選地，當(dāng)響應(yīng)于按下慢進(jìn)按鈕456而收回軟管時(shí) 的電動(dòng)機(jī)速度基本恒定。在其他的實(shí)施例中，有利地，按下慢進(jìn)按鈕456促使卷軸100收回軟管設(shè)定的長(zhǎng)度 或持續(xù)設(shè)定的時(shí)間段。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，有利地，慢進(jìn)按鈕456的每一次激活促使卷 軸100收回軟管約10英尺。在該實(shí)施例中，通過(guò)按下初始按鈕452或停止按鈕454促使的 命令優(yōu)先于慢進(jìn)按鈕命令。通過(guò)使用自動(dòng)卷軸100上的界面面板106發(fā)起的命令優(yōu)先于來(lái) 自遙控裝置400的命令。在特定的實(shí)施例中，遙控裝置400有利地經(jīng)由無(wú)線(xiàn)技術(shù)與自動(dòng)卷軸100通信。例 如在優(yōu)選的實(shí)施例中，遙控裝置400經(jīng)由無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)信道與卷軸100通信，并且不要 求與卷軸10的站點(diǎn)線(xiàn)路通信信道。此外，遙控收發(fā)機(jī)有利地能夠在超過(guò)軟管長(zhǎng)度的范圍通 信。例如，針對(duì)配置用于100英尺的軟管的自動(dòng)卷軸100，將通信距離有利地設(shè)定為至少約 110英尺。在其他的實(shí)施例中，將遙控裝置400配置用于經(jīng)由其他無(wú)線(xiàn)或優(yōu)先技術(shù)通信，例如，紅外、超聲、蜂窩技術(shù)等。在特定的實(shí)施例中，配置遙控裝置400，使得在遙控裝置400向自動(dòng)卷軸100傳輸 有效命令之前，必須將遙控裝置400上的按鈕按下足夠的持續(xù)時(shí)間(例如，至少約0. 1秒)。 該性質(zhì)排除了如果用戶(hù)無(wú)意觸摸按鈕較短的時(shí)間的不必要地傳輸。在特定的實(shí)施例中，配置遙控裝置400，使得如果將任意按鈕按下3秒以上(除了 慢進(jìn)按鈕456之外)，遙控裝置400有利地停止向自動(dòng)卷軸100傳輸信號(hào)。從而節(jié)約電池能 量并且禁止向自動(dòng)卷軸100發(fā)送混合的信號(hào)，例如當(dāng)放置在遙控裝置400上的物軸體促使 按下按鈕而用戶(hù)不知道。優(yōu)選地，在使用前將遙控裝置400的發(fā)射機(jī)和自動(dòng)卷軸100中的接收機(jī)進(jìn)行同步。 另外或可選地，可以在電池已經(jīng)在任一個(gè)設(shè)備中改變之后對(duì)兩個(gè)設(shè)備進(jìn)行同步。在特定的 實(shí)施例中，有利地，當(dāng)自動(dòng)卷軸100開(kāi)啟的同時(shí)，通過(guò)遙控裝置400上的初始按鈕452和停 止按鈕454超過(guò)3秒鐘來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行同步。在特定的實(shí)施例中，用戶(hù)有利地通過(guò)觀察自動(dòng)卷 軸100上閃爍的LED或通過(guò)聽(tīng)到由自動(dòng)卷軸100產(chǎn)生的音頻信號(hào)來(lái)接收完成同步的確認(rèn)。在確定的優(yōu)選實(shí)施例中，有利地，當(dāng)在確定的時(shí)間持續(xù)期間沒(méi)有按下遙控裝置400 的按鈕時(shí)，將遙控裝置400配置用于降低電壓到“休眠”模式。例如，如果自最后一次按下 遙控裝置400上的按鈕以來(lái)已經(jīng)過(guò)去了 60秒的時(shí)間段，遙控裝置400進(jìn)入“休眠”模式，其 中在將電流從“激活”狀態(tài)期間消耗的電流減小。當(dāng)將遙控裝置400上的任意按鈕按下0. 1 秒鐘以上，遙控裝置400進(jìn)入“激活”狀態(tài)并且開(kāi)始傳輸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，有利地，將遙控裝置400附加到軟管的延伸末端處或附近 的軟管上。在其他的實(shí)施例中，沒(méi)有將遙控裝置400附加到軟管上。在后一種情況中，用戶(hù) 可以操作遙控裝置400以停止水流并且收回軟管，而不用進(jìn)入使用軟管的區(qū)域。遙控裝置 的實(shí)施例還可以呈現(xiàn)為具有類(lèi)似和/或組合功能的任意形狀。在特定的實(shí)施例中，優(yōu)選地，自動(dòng)卷軸100包括反向輔助功能以減小用戶(hù)從自動(dòng) 卷軸100內(nèi)的鼓220拉出或退繞軟管所需的力氣。反向輔助功能抵消了至少一部分反向于 自動(dòng)卷軸100的較大的齒輪減速的拉動(dòng)的效力。例如，當(dāng)用戶(hù)拉軟管時(shí)，內(nèi)部鼓轉(zhuǎn)動(dòng)并且促 使電動(dòng)機(jī)222反向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5說(shuō)明可用于促進(jìn)諸如軟管之類(lèi)的線(xiàn)形材料從自動(dòng)卷軸退繞的反向輔助過(guò)程 500的典型實(shí)施例的流程圖。為了典型目的，將參考圖2的控制系統(tǒng)200部件描述過(guò)程500。反向輔助過(guò)程500開(kāi)始于塊560處，其中電動(dòng)機(jī)222處于非激活狀態(tài)。在塊562， 電動(dòng)機(jī)控制器224確定是否正在拉軟管，例如通過(guò)用戶(hù)設(shè)法從自動(dòng)卷軸100中退繞軟管。例 如，在特定的實(shí)施例中，自動(dòng)卷軸100檢測(cè)預(yù)定量以上的軟管的拉力，例如，促使電動(dòng)機(jī)222 反向旋轉(zhuǎn)的拉力。如果電動(dòng)機(jī)控制器224沒(méi)有感測(cè)到軟管的拉力或拉力的增加，過(guò)程500 回到塊560。如果電動(dòng)機(jī)控制器224感測(cè)到正在拉軟管，過(guò)程500繼續(xù)進(jìn)行塊564。在特定的實(shí)施例中，其中電動(dòng)機(jī)222包括電刷DC電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)控制器224感測(cè) 反向的EMF以確定什么時(shí)候在拉軟管。當(dāng)電動(dòng)機(jī)222是非激活時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224沒(méi)有 向電動(dòng)機(jī)222供電。當(dāng)用于繼續(xù)拉軟管時(shí)，電刷DC電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生可檢測(cè)的反向EMF，通 過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器224感測(cè)該反向EMF。在特定的實(shí)施例中，如果電動(dòng)機(jī)控制器224最初處于 休眠模式，所述電動(dòng)機(jī)控制器224進(jìn)入激活模式。一旦電動(dòng)機(jī)控制器224感測(cè)到軟管的拉動(dòng)，電動(dòng)機(jī)控制器224促使電動(dòng)機(jī)222反
12向轉(zhuǎn)動(dòng)(即，與用于纏繞軟管的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向)。電動(dòng)機(jī)222的該反向旋轉(zhuǎn)促使鼓 220的反向旋轉(zhuǎn)，以退繞卷繞到其上的軟管部分，通過(guò)塊564對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224操作繼電器或其他適合的開(kāi)關(guān)設(shè)備以對(duì)施 加到電動(dòng)機(jī)222上的電流的方向進(jìn)行反向。反向電流促使電動(dòng)機(jī)222轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)卷軸100的 鼓220，使得將軟管退繞(例如，經(jīng)由軟管通口 114從自動(dòng)卷軸100中退出)。在特定的實(shí)施 例中，控制電動(dòng)機(jī)222以比當(dāng)自動(dòng)卷軸100收回軟管時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。例 如，在優(yōu)選的實(shí)施例中，這可以通過(guò)控制施加到電動(dòng)機(jī)222的電流的PWM信號(hào)的占空比來(lái)完 成。在特定的實(shí)施例中，鼓220的較低的旋轉(zhuǎn)速度抑制了過(guò)度纏繞，并且因此抑制了 的自動(dòng)卷軸100內(nèi)部的鼓220周?chē)能浌墚a(chǎn)生不希望的松開(kāi)。較低的旋轉(zhuǎn)速度還允許用戶(hù) 以與將軟管從軟管通口 114抽出的相同的速度繼續(xù)拉軟管，使得已抽出的軟管不會(huì)產(chǎn)生貼 近自動(dòng)卷軸100的結(jié)。在特定的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224促使電動(dòng)機(jī)222和鼓220反向旋轉(zhuǎn)預(yù)定的 時(shí)間段。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224感測(cè)軟管的拉力時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器224可以促使鼓220 旋轉(zhuǎn)以退繞軟管5秒鐘。在其他實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器224可以促使鼓220退繞預(yù)定長(zhǎng) 度的軟管(例如，約10英尺)，或可以促使鼓220執(zhí)行確定圈數(shù)的旋轉(zhuǎn)(例如，10圈)。此外，在特定的實(shí)施例中，在反向輔助過(guò)程500的塊564期間，電動(dòng)機(jī)控制器224 通過(guò)檢測(cè)施加到電動(dòng)機(jī)222的電流來(lái)確定鼓220的反向旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，使得知道從自動(dòng)卷軸 100抽出的軟管的長(zhǎng)度。在塊566，電動(dòng)機(jī)控制器224確定用戶(hù)是否已經(jīng)停止拉軟管，或是否已經(jīng)將軟管完 全地展開(kāi)，假如這樣的話(huà)，電動(dòng)機(jī)控制器224停止促使電動(dòng)機(jī)222停止旋轉(zhuǎn)。如果用戶(hù)還沒(méi) 有停止拉軟管或如果沒(méi)有將軟管完全地展開(kāi)，過(guò)程500回到塊564，其中鼓220繼續(xù)旋轉(zhuǎn)以 退繞軟管。盡管已經(jīng)參考具體的實(shí)施例描述，技術(shù)人員根據(jù)這里的公開(kāi)認(rèn)識(shí)到針對(duì)反向輔助 過(guò)程500的多種可供選擇的方法。例如，在特定的實(shí)施例中，有利地，遙控裝置400包括“前 進(jìn)”按鈕(未示出)以激活自動(dòng)卷軸100反向地操作電動(dòng)機(jī)222，以從自動(dòng)卷軸100內(nèi)部的 鼓220上展開(kāi)軟管。技術(shù)人員根據(jù)這里的公開(kāi)還應(yīng)該易于理解，可以對(duì)操作流程控制器和軟管卷軸設(shè) 備的電子設(shè)備做出各種修改。例如，可以將以上過(guò)程300和/或500在軟件、硬件、固件、及 其組合中實(shí)現(xiàn)。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以通過(guò)多個(gè)部件執(zhí)行諸如電動(dòng)機(jī)控制器 224之類(lèi)的單個(gè)部件的功能。圖6至圖9說(shuō)明了電動(dòng)機(jī)控制器的典型實(shí)施例的示意圖，例如圖2的電動(dòng)機(jī)控制 器，執(zhí)行至少一些上述功能。針對(duì)圖6至圖IOC的以下描述和參考僅用于示范性目的，并且 沒(méi)有限制公開(kāi)的范圍。技術(shù)人員工根據(jù)此后的公開(kāi)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可用于代替或組合此后描述 的本發(fā)明的實(shí)施例的多種可選結(jié)構(gòu)、設(shè)備、和/或過(guò)程。具體地，圖6說(shuō)明了第一、第二、和第三調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器分別從12V的電壓 源獲得已調(diào)節(jié)的5V、3. 3V、和1. 5V。響應(yīng)于REM0TE_P0WER輸入信號(hào)對(duì)去往調(diào)節(jié)器的輸入進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器處于激活模式時(shí)，將所述REM0TE_P0WER輸入信號(hào)選擇性地激活， 并且當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器處于休眠模式時(shí)，將所述REM0TE_P0WER輸入信號(hào)選擇性地不激活，如
13上所述。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224處于激活模式時(shí)，來(lái)自第一、第二、和第三的調(diào)節(jié)器的電 壓是可用的。電動(dòng)機(jī)控制器還包括第四調(diào)節(jié)器，從12V的電源提供已穩(wěn)壓的3. 3V。與去往其他 三個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入不同，不對(duì)去往第四調(diào)節(jié)器的輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，只要12V的電源是激活的 (例如，12V的電源與電動(dòng)機(jī)控制器相連，并且具有足夠的電荷)，通過(guò)第四調(diào)節(jié)器提供的未 轉(zhuǎn)換的3. 3V 一般是可用的。如圖7A和圖7B中所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)700，例 如，從Altera公司的可獲得的Cyclone 。對(duì)FPGA 700編制程序以執(zhí)行在這里描述的功能， 并且例如，F(xiàn)PGA 700包括在圖IOA至圖IOC中說(shuō)明的功能塊。例如，F(xiàn)PGA 700執(zhí)行在圖IOA 中的RF命令功能塊1002，所述RF命令功能塊1002對(duì)經(jīng)由RF接收機(jī)(未示出)從諸如遙 控裝置400之類(lèi)的遙控裝置接收到的RF數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。RF命令功能塊1002產(chǎn)生內(nèi)部信 號(hào)(例如，促使收回過(guò)程的卷繞(“初始”)信號(hào)；促使收回10英尺軟管并且然后停止的卷 繞10英尺信號(hào)(“慢進(jìn)”)；以及停止所有移動(dòng)的停止信號(hào))。將RF命令功能塊1002的輸 出提供給其他功能塊。圖IOB說(shuō)明了接口功能塊1004，所述接口功能塊1004從RF命令功能塊1002接收 內(nèi)部信號(hào)，并且從界面面板106開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)。接口功能塊1004處理輸入信號(hào)，并且產(chǎn)生 控制電動(dòng)機(jī)222和水控制閥門(mén)的信號(hào)。在圖IOB中說(shuō)明的電動(dòng)機(jī)控制功能塊1006對(duì)來(lái)自接口功能塊1004的信號(hào)進(jìn)行響 應(yīng)，并且還對(duì)通過(guò)電動(dòng)機(jī)222的操作促使的信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)。電動(dòng)機(jī)控制功能塊1006產(chǎn)生 PWM信號(hào)、方向信號(hào)、和軟管位置信號(hào)。圖IOC說(shuō)明了 “使繼續(xù)著”功能塊1008，根據(jù)開(kāi)關(guān)的操作的定時(shí)來(lái)控制施加到 電動(dòng)機(jī)控制器224的功率，如上所述；電池控制功能塊1010，監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，并且確定足 夠的功率(power)是否可用于操作電動(dòng)機(jī)控制器224;“軟管在里邊”(或“初始”)功能塊 1012，根據(jù)以上討論的電流感測(cè)來(lái)確定軟管是否在初始位置中；“抗拖”功能塊1014，所述 “抗拖”功能塊1014對(duì)當(dāng)用戶(hù)從鼓220拉軟管時(shí)感測(cè)的反向EMF進(jìn)行響應(yīng)，并且“抗拖”功 能塊1014產(chǎn)生使能抗拖信號(hào)，以促使電動(dòng)機(jī)控制器224反方向地操作電動(dòng)機(jī)222來(lái)幫助用 戶(hù)；以及“ee-存儲(chǔ)器”功能塊1016，響應(yīng)于來(lái)自RF命令功能塊1002的命令信號(hào)，并且響應(yīng) 于來(lái)自“使繼續(xù)著”功能塊1008的信號(hào)，向電可擦除存儲(chǔ)器(下面描述)提供控制信號(hào)。如圖7A中進(jìn)一步地說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括電可擦可編程序只讀存儲(chǔ)器 (EEPROM) 770，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述電可擦可編程序只讀存儲(chǔ)器770是來(lái)自微芯片技 術(shù)(Microchip Technology)的可用 24LC01B。EEPROM 770 從 FPGA 700 的 ee-存儲(chǔ)器功能 塊1016接收串行數(shù)據(jù)(SDA)和串行時(shí)鐘，并且選擇性地擦除和檢索數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)在休眠模 式期間使電動(dòng)機(jī)控制器224功率下降時(shí)，EEPROM 770存儲(chǔ)當(dāng)前軟管位置。因此EEPROM 770 可以當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器224功率上升并且回到激活模式時(shí)，EEPROM 770可以檢索在前存儲(chǔ)的 軟管位置。當(dāng)對(duì)自動(dòng)卷軸100和遠(yuǎn)程控制器400進(jìn)行同步時(shí)，EEPROM 770還存儲(chǔ)RF鏈接 的地址，如上所述。在已說(shuō)明的實(shí)施例中，Cyclone FPGA 700是一種基于SRAM的器件，當(dāng)向設(shè)備施加 功率時(shí)所述SRAM-基器件重新加載配置數(shù)據(jù)。如圖7A中所進(jìn)一步地所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制 器包括串行配置設(shè)備772，與FPGA 700相連，以當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制器在處于休眠模式之后回到
14激活模式時(shí)，每次對(duì)FPGA700加電時(shí)向FPGA 700提供配置信息。在已說(shuō)明的實(shí)施例中，串 行配置設(shè)備772是來(lái)自Altera公司的EPCSl閃速存儲(chǔ)器件(例如，EPR0M)。提供給FPGA 700的配置信息執(zhí)行在圖IOA至圖IOC中示出的功能塊。在可選的實(shí)施例中，有利地，可以將FPGA 700用微處理器代替，所述微處理器是 可編程的以執(zhí)行通過(guò)FPGA 700執(zhí)行的功能。如圖8中所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器800，例如，從 International Rectifier (國(guó)際整流器公司)可獲得的IR4427雙低側(cè)驅(qū)動(dòng)器。MOSFET驅(qū)動(dòng) 器800用作為FPGA 700和功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器882之間的緩沖器，例如，來(lái)自International Rectifier的IRF1010功率M0SFET。具體地，MOSFET驅(qū)動(dòng)器800從圖7的FPGA 700接收 PWM.FET信號(hào)，并且產(chǎn)生去往功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器882的柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。在已說(shuō)明的實(shí)施 例中，功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器882連接在電動(dòng)機(jī)低電平電源線(xiàn)和低之間，以選擇性地將電動(dòng)機(jī) 低電平電源線(xiàn)與地相連。電動(dòng)機(jī)高電平電源線(xiàn)與12V電源相連。當(dāng)激活功率MOSFET 882 時(shí)，功率MOSFET 882提供電動(dòng)機(jī)低電平電源線(xiàn)和地之間的低阻抗連接，使得電流從12V電 源通過(guò)電動(dòng)機(jī)并且流回地，以促使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖8中所進(jìn)一步地所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)高電平電源線(xiàn)和電動(dòng)機(jī)低電平電源線(xiàn)與雙 刀雙擲繼電器884的各對(duì)觸點(diǎn)相連。繼電器884具有與motor_l端子相連的第一(上)公 共觸點(diǎn)，并且具有與motor_2端子相連的第二(下)公共觸點(diǎn)。第一公共觸點(diǎn)把第一(上) 常閉觸點(diǎn)和第一(上)常開(kāi)觸點(diǎn)相聯(lián)系起來(lái)。類(lèi)似地，第二公共觸點(diǎn)把第二(下)常閉觸 點(diǎn)和第二(下)常開(kāi)觸點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。電動(dòng)機(jī)高電平電源線(xiàn)與第一常閉觸點(diǎn)和第二常開(kāi)觸點(diǎn)相 連。電動(dòng)機(jī)低電平電源線(xiàn)與第二常閉觸點(diǎn)和第二常開(kāi)觸點(diǎn)相連。作為上述方式中的觸點(diǎn)的配線(xiàn)的結(jié)果，當(dāng)繼電器是非激活(即，沒(méi)有施加到繼電 器線(xiàn)圈上的功率)時(shí)，電動(dòng)機(jī)高電平電源線(xiàn)經(jīng)由第一常閉觸點(diǎn)和第一公共觸點(diǎn)與motor_l 端子相連，并且電動(dòng)機(jī)低電平電源線(xiàn)經(jīng)由第二常閉觸點(diǎn)和第二公共觸點(diǎn)與motor_2端子相 連。因此，只要功率MOSFET 882是激活的(例如，只要將PWM脈沖施加到MOSFET驅(qū)動(dòng)器 880)，電流從motor_l端子經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈流到motor_2端子，以促使電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn) (例如，將軟管收回到自動(dòng)卷軸100中)。當(dāng)將功率經(jīng)由通過(guò)FPGA 700產(chǎn)生的FWD_REV信號(hào)施加到繼電器線(xiàn)圈時(shí)，使常閉 觸點(diǎn)從繼電器884的各個(gè)公共觸點(diǎn)中脫離，并且常開(kāi)觸點(diǎn)與各個(gè)公共觸點(diǎn)接合。因此，電 動(dòng)機(jī)高電平電源線(xiàn)經(jīng)由第二常開(kāi)觸點(diǎn)和第二公共觸點(diǎn)與motor_2端子相連，并且電動(dòng)機(jī)低 電平電源線(xiàn)經(jīng)由第二常開(kāi)觸點(diǎn)和第一公共觸點(diǎn)與motor_l端子相連。因此，當(dāng)將MOSFET 882激活而繼電器線(xiàn)圈是激活的時(shí)，電流從motor_2端子經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈以相反方向流到 motor_l端子，以促使電動(dòng)機(jī)反方向地轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，幫助用戶(hù)從激動(dòng)卷軸100中抽出軟管)。如圖8中所進(jìn)一步地所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括限流傳感器，所述限流傳感器 包括從國(guó)家半導(dǎo)體公司可獲得的第一LM311電壓比較器。第一比較器具有反相㈠輸入端、 非反相(+)輸入端、和輸出端。當(dāng)施加到非反相輸入端的電壓比施加到反相輸入端的電壓 高時(shí)，第一比較器的輸出端為高電平。當(dāng)施加到反相輸入端的電壓比施加到非反相輸入端 的電壓高時(shí)，第一比較器的輸出端為低電平。連接第一比較器的非反相輸入端，以當(dāng)功率MOSFET 882從電動(dòng)機(jī)將電流傳導(dǎo)到 地時(shí)檢測(cè)在功率MOSFET 882相對(duì)于地的低阻抗的兩端產(chǎn)生的電壓。
第一比較器的反相輸入端接收響應(yīng)于由FPGA 700產(chǎn)生的PWM_IN信號(hào)的輸入電 壓。將來(lái)自FPGA 700的信號(hào)施加到低通濾波器，所述低通濾波器包括33000歐姆的輸入電 阻、0. 1微法的電容、以及33000歐姆的輸出電阻。PWM_IN信號(hào)具有通過(guò)FPGA 700選擇的 占空比，以與按照通過(guò)施加到MOSFET驅(qū)動(dòng)器880上的PWM_FET信號(hào)確定的速度來(lái)操作電動(dòng) 機(jī)所需的預(yù)期電流相對(duì)應(yīng)。低通濾波器操作以產(chǎn)生響應(yīng)于PWM_IN信號(hào)的占空比的濾波器 輸出電壓。將濾波器輸出電壓施加到第一電壓比較器的反相輸入端，使得將濾波器輸出電 壓與非反相輸入端上的功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器882兩端的電壓相比較。第一比較器的輸出端產(chǎn)生I_LIM信號(hào)，所述I_LIM信號(hào)當(dāng)讀出的電壓比濾波器輸 出電壓高時(shí)為高電平，并且當(dāng)讀出的電壓比濾波器輸出電壓低是為低電平。FPGA 700可以 通過(guò)調(diào)節(jié)PWM_IN信號(hào)的占空比來(lái)確定流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，促使I_LIM信號(hào)以轉(zhuǎn)換電平。通 過(guò)FPGA 700相關(guān)當(dāng)I_LIM信號(hào)轉(zhuǎn)換電平時(shí)的PWM_IN信號(hào)的占空比的值，以產(chǎn)生測(cè)量的電 流值。FPGA 700將通過(guò)前述技術(shù)確定的測(cè)量電流值與預(yù)期的電流值相比較，其中該預(yù)期 的電流值用于通過(guò)如施加到MOSFET驅(qū)動(dòng)器880的PWM_FET信號(hào)的占空比所確定的所希望 的電動(dòng)機(jī)速度。具體地，電動(dòng)機(jī)所需的電流的量相應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的反向EMF，并且電動(dòng)機(jī)的反 向EMF相應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的速度。因此，測(cè)量的電流值表示電動(dòng)機(jī)的速度。如果FPGA 700確定測(cè)量的電流不與針對(duì)所希望的電動(dòng)機(jī)速度相對(duì)應(yīng)，F(xiàn)PGA 700 有利地調(diào)節(jié)施加到MOSFET驅(qū)動(dòng)器80的PWM_FET信號(hào)的占空比，以在根據(jù)前述方式繼續(xù)測(cè) 量電流的同時(shí)，選擇性地增加或降低電動(dòng)機(jī)速度。因此，F(xiàn)PGA 700使用通過(guò)電流測(cè)量技術(shù) 提供的反饋信息，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的速度到所希望的電動(dòng)機(jī)速度。通過(guò)以前述方式控制電動(dòng)機(jī)速度，F(xiàn)PGA 700能夠基于電動(dòng)機(jī)速度和電動(dòng)機(jī)以特定 的電動(dòng)機(jī)速度運(yùn)轉(zhuǎn)期間的時(shí)間的量來(lái)計(jì)算軟管位置。電動(dòng)機(jī)控制器包括第二 LM311電壓比較器。連接第二比較器的非反相輸入端，以 讀出功率MOSFET 882兩端的電壓，并且因此以讀出流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流。第二比較器的反向 輸入端與偏置網(wǎng)絡(luò)相連。偏置網(wǎng)絡(luò)提供反向輸入端上的電壓，將所述電壓設(shè)定為如此選擇 的值，使得所述值和與約42安培的電動(dòng)機(jī)電流相對(duì)應(yīng)的功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器882兩端的已 讀出的電壓對(duì)應(yīng)。第二比較器的輸出端產(chǎn)生I_MAX信號(hào)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)約42安培時(shí)， 第二比較器將I_MAX轉(zhuǎn)換到激活電平。當(dāng)FPGA 700讀出激活的I_MAX信號(hào)時(shí)，F(xiàn)PGA 700選擇性地調(diào)節(jié)PWM_FET信號(hào)以 減小施加到電動(dòng)機(jī)的占空比，以減小經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流。如果導(dǎo)致I_MAX信號(hào)轉(zhuǎn)換到非激 活電平，F(xiàn)PGA 700將PWM_FET信號(hào)選擇性地維持在新的占空比，并且可以連續(xù)地增加占空 比，以使電動(dòng)機(jī)回到原始速度。因此，例如，F(xiàn)PGA 700將電流維持在最大電平以下以提供用 于軟管從臨時(shí)阻礙中脫離的可能。另一方面，如果電流保持在最大電平以上，F(xiàn)PGA 700選 擇性地進(jìn)一步地減小PWM_FET信號(hào)的占空比以進(jìn)一步地減小電流。占空比的減小和促使的 電流的減小繼續(xù)，直到將電流減小到最大電平以下或?qū)㈦妱?dòng)機(jī)斷開(kāi)。根據(jù)已描述的技術(shù)，最大電流電平以上的電流電平不會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的立刻停機(jī)， 這可以導(dǎo)致較大的電流峰值。相反地，將去往電動(dòng)機(jī)的電流逐漸地減小，從而消除了較大的 電流峰值。漸進(jìn)的電流減小還提供用于通過(guò)由電動(dòng)機(jī)施加到軟管的持續(xù)的力來(lái)解決阻礙的 可能。
如圖8中所進(jìn)一步地說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括與第二比較器的反向輸入端相連 的可選擇MAX_COmmand輸入信號(hào)線(xiàn)路。施加到MAX_COmmand輸入信號(hào)線(xiàn)路的電壓有利地增 加施加到反向輸入端的電壓，以增加最大電流閾值。例如，可以將電壓有利地施加到MAX_ command輸入線(xiàn)路以增加最大電流閾值，以便使用自動(dòng)卷軸100在應(yīng)用中，在所述應(yīng)用中， 卷繞線(xiàn)形材料所需的力較大，并且需要更大的電動(dòng)機(jī)電流。例如，當(dāng)自動(dòng)卷軸100用于卷繞 僵硬的軟管，例如耐壓軟管，并且因此要求大的電流。如圖9中所說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括反向EMF傳感器990，所述反向EMF傳感器 990包括PNP晶體管，所述PNP晶體管具有與12V的電源相連的射極，并且具有連接以從電 動(dòng)機(jī)的低電平電源線(xiàn)接收MTR_SW輸入信號(hào)。PNP晶體管的集電極提供LOGIC_REV_SENSE輸 出信號(hào)，當(dāng)PNP晶體管截止時(shí)通過(guò)拉低電阻將所述LOGIC_REV_SENSE輸出信號(hào)拉低。當(dāng)沒(méi) 有電壓施加到PNP晶體管的基極時(shí)，PNP晶體管正常地截止，例如沒(méi)有激活電動(dòng)機(jī)時(shí)。當(dāng)通 過(guò)激活功率MOSFET 882將晶電動(dòng)機(jī)接通時(shí)，將電動(dòng)機(jī)的低電平電源線(xiàn)拉低，并且將PNP晶 體管的基極拉低以導(dǎo)通PNP晶體管。當(dāng)PNP晶體管導(dǎo)通時(shí)，將PNP晶體管的集電極上的電 壓拉高到12V的電源電壓，所述電壓導(dǎo)致激活的高電平LOGIC_REV_SENSE信號(hào)。然而，將正 產(chǎn)生P麗信號(hào)時(shí)，F(xiàn)PGA 700忽略激活的LOGIC_REV_SENSE信號(hào)。如果PWM信號(hào)是截止的，并且功率MOSFET因此是截止的，電動(dòng)機(jī)的低電平電源線(xiàn) 是正常的高電平。如果通過(guò)用戶(hù)繼續(xù)拉軟管并且旋轉(zhuǎn)鼓來(lái)促使電動(dòng)機(jī)反方向地轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng) 機(jī)用作發(fā)生器以產(chǎn)生已生成的EMF信號(hào)，以使去向電動(dòng)機(jī)的低電平電源線(xiàn)上的電壓變成相 對(duì)于去往電動(dòng)機(jī)的高電平電源線(xiàn)上的電壓為低電平。將低電平電壓施加到PNP晶體管的基 極，以促使PNP晶體管導(dǎo)通以激活LOGIC_REV_SENSE信號(hào)。因?yàn)樵诖似陂gFPGA 700沒(méi)有產(chǎn)生PWM信號(hào)，F(xiàn)PGA 700通過(guò)用戶(hù)從鼓中拉軟管的 動(dòng)作來(lái)確定正在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因此，F(xiàn)PGA 700激活繼電器884，并且產(chǎn)生PWM信號(hào)以促使電 動(dòng)機(jī)以反方向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)幫助用戶(hù)。如上所討論的，在輔助拖拽功能期間，F(xiàn)PGA 700產(chǎn)生具有較低的占空比的PWM信 號(hào)，使得電動(dòng)機(jī)僅提供足夠的功率以幫助用戶(hù)，而不是以較高的速率從自動(dòng)卷軸100中彈 出軟管。當(dāng)拖拽輔助功被激活，而PWM信號(hào)非激活時(shí)(例如，在當(dāng)MOSFET截止時(shí)的部分PWM 占空比期間)，F(xiàn)PGA 700周期性地確定用戶(hù)是否繼續(xù)拉動(dòng)軟管，以確定是否繼續(xù)提供反向 功率來(lái)幫助用戶(hù)。如圖9中所進(jìn)一步地說(shuō)明的，電動(dòng)機(jī)控制器包括多個(gè)二極管992，所述二極管992 具有連接在一起的陰極，并且具有與功率控制信號(hào)的各個(gè)源極相連的陽(yáng)極。當(dāng)一個(gè)或多個(gè) 功率控制信號(hào)是激活的高電平時(shí)，遙控功率信號(hào)是激活的高電平以激活圖6中的第一至三 個(gè)調(diào)節(jié)器。例如，來(lái)自界面面板接口 106的配線(xiàn)經(jīng)由管座(header) 3與電動(dòng)機(jī)控制器相連。 因此，RF接收機(jī)的三個(gè)輸出端與圖9中的多個(gè)二極管992中的三個(gè)相連。因此，當(dāng)RF接收 機(jī)相應(yīng)于來(lái)自遙控器的停止命令、初始命令(home command)、或慢進(jìn)命令來(lái)激活各個(gè)輸出 端時(shí)，將遙控功率信號(hào)激活。二極管992中的一個(gè)與界面面板106上的開(kāi)關(guān)相連，可以通過(guò)用戶(hù)選擇性地激活 所述開(kāi)關(guān)以激活電動(dòng)機(jī)控制器。二極管992中的一個(gè)與LOGIC_REV_SENSE信號(hào)相連以當(dāng)電 動(dòng)機(jī)響應(yīng)于用戶(hù)拉動(dòng)軟管而反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)激活電動(dòng)機(jī)控制器。另一個(gè)二極管與邏輯使能功 率信號(hào)相連，所述邏輯使能功率信號(hào)在其他信號(hào)之一將FPGA 700激活為激活模式之后，通
17過(guò)FPGA 700來(lái)產(chǎn)生。因此，F(xiàn)PGA 700保持電動(dòng)機(jī)是激活的，直到完成所述功能并且沒(méi)有接 收到其他控制信號(hào)為止，如上所討論的?？刂破?24還包括霍爾效應(yīng)傳感器994，所述霍爾效應(yīng)傳感器994檢測(cè)什么時(shí)候自 動(dòng)卷軸100的軸體102內(nèi)部的往復(fù)軟管機(jī)制處于特定的位置。以上描述的自動(dòng)卷軸100的好處提供了更廉價(jià)且更多產(chǎn)的管理線(xiàn)形材料的方式。 因?yàn)樽詣?dòng)卷軸100的主要部件包括鼓220、電動(dòng)機(jī)控制器224、和電動(dòng)機(jī)222，自動(dòng)卷軸100 是更可靠的。另外，避免了用于無(wú)效電動(dòng)機(jī)222的復(fù)雜和昂貴的離合器系統(tǒng)，和用于跟蹤已 收回的軟管的量的編碼器。已經(jīng)因此描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這里的公開(kāi)應(yīng)當(dāng) 理解，在不脫離所附權(quán)利要求范圍的情況下，可以做出和使用其他實(shí)施例，例如，自動(dòng)卷軸 可以利用除了水管之外的其他類(lèi)型的線(xiàn)形材料，例如，空氣軟管或壓力沖洗軟管。由公開(kāi)所 覆蓋的本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在前述描述中進(jìn)行了闡述。然而，應(yīng)該理解的是，在很多方 面，此公開(kāi)僅是說(shuō)明性的。在不超出公開(kāi)的范圍的情況下，可以做出詳細(xì)地改變。
18
權(quán)利要求
一種用于促進(jìn)線(xiàn)形材料的纏繞的電動(dòng)卷軸，包括鼓，能夠以第一方向旋轉(zhuǎn)，以將線(xiàn)形材料卷繞在鼓上；電動(dòng)機(jī)，能夠促使鼓至少以第一方向旋轉(zhuǎn)；控制電路，能夠監(jiān)測(cè)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)和基于所監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)確定線(xiàn)形材料的末端部分何時(shí)將要被卷繞到鼓上，控制電路能夠響應(yīng)于確定結(jié)果而向電動(dòng)機(jī)輸出至少一個(gè)控制信號(hào)，以降低鼓的旋轉(zhuǎn)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)卷軸，其中電動(dòng)機(jī)還能夠促使鼓以第二方向旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)卷軸，其中控制電路還能夠通過(guò)感測(cè)與電動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的反 向電磁力EMF來(lái)檢測(cè)線(xiàn)形材料的拉力。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)卷軸，其中控制電路還能夠響應(yīng)于檢測(cè)到提供給電動(dòng)機(jī)的 電流的顯著增加而促使鼓以第一方向旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)卷軸，其中控制電路還能夠檢測(cè)何時(shí)實(shí)質(zhì)上所有線(xiàn)形材料 都卷繞在鼓上。
6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)卷軸，還包括實(shí)質(zhì)上圍繞鼓、電動(dòng)機(jī)和控制電路的殼，所述 殼具有孔，通過(guò)所述孔來(lái)纏繞線(xiàn)形材料。
7.—種纏繞線(xiàn)形材料的方法，包括使用電動(dòng)機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)鼓，以將線(xiàn)形材料卷繞在鼓上；在旋轉(zhuǎn)期間，監(jiān)測(cè)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)；基于所監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)，確定線(xiàn)形材料的末端部分何時(shí)將要被卷繞到鼓上；以及響應(yīng)于確定結(jié)果，促使電動(dòng)機(jī)降低鼓的旋轉(zhuǎn)速度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)指示電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)數(shù)的電動(dòng)機(jī)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中末端部分對(duì)應(yīng)于線(xiàn)形材料的預(yù)定長(zhǎng)度。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括測(cè)量電動(dòng)機(jī)消耗的電流，并且響應(yīng)于檢測(cè)到電動(dòng) 機(jī)消耗的電流的顯著增加而停止鼓的旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中停止旋轉(zhuǎn)包括當(dāng)所消耗的電流顯著增加的持續(xù)時(shí) 間超過(guò)預(yù)定時(shí)間段時(shí)，停止鼓的旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)與電動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的反向電磁力EMF 來(lái)促使電動(dòng)機(jī)將鼓的旋轉(zhuǎn)反向。
13.一種用于促進(jìn)線(xiàn)形材料的纏繞的自動(dòng)卷軸，所述自動(dòng)卷軸包括鼓，當(dāng)鼓以第一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠卷繞線(xiàn)形材料，當(dāng)用戶(hù)從鼓拖拉線(xiàn)形材料時(shí)，鼓以第二 方向旋轉(zhuǎn)以展開(kāi)線(xiàn)形材料；電動(dòng)機(jī)，能夠與鼓相互作用，以選擇性地以第一方向或第二方向旋轉(zhuǎn)鼓；以及電動(dòng)機(jī)控制器，控制電動(dòng)機(jī)的操作，電動(dòng)機(jī)控制器被配置為響應(yīng)于當(dāng)電動(dòng)機(jī)以第一方 向旋轉(zhuǎn)鼓時(shí)線(xiàn)形材料的拉力超過(guò)閾值這一條件，促使電動(dòng)機(jī)停止以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓。
14.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中電動(dòng)機(jī)控制器被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)已停 止在促使鼓以第一方向旋轉(zhuǎn)的方向上旋轉(zhuǎn)而關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。
15.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中所述條件包括當(dāng)以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓時(shí)，電動(dòng)機(jī)消 耗的電流超過(guò)電流閾值。
16.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中電動(dòng)機(jī)控制器被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到所述條件的 持續(xù)時(shí)間超過(guò)預(yù)定時(shí)間段，促使電動(dòng)機(jī)停止以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓。
17.如權(quán)利要求13所述的卷軸，還包括實(shí)質(zhì)上圍繞鼓、電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器的殼，所 述殼具有孔，通過(guò)所述孔來(lái)纏繞線(xiàn)形材料。
18.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中電動(dòng)機(jī)控制器被配置為控制電動(dòng)機(jī)在促使鼓以所 述第一方向旋轉(zhuǎn)的方向上的速度。
19.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中電動(dòng)機(jī)經(jīng)由齒輪組件耦合到鼓。
20.如權(quán)利要求13所述的卷軸，其中電動(dòng)機(jī)控制器還能夠通過(guò)在電動(dòng)機(jī)未激活的狀態(tài) 下傳感器檢測(cè)到線(xiàn)形材料的拉力大于預(yù)定量這一條件時(shí)促使電動(dòng)機(jī)以第二方向旋轉(zhuǎn)鼓以 展開(kāi)線(xiàn)形材料，來(lái)減小用戶(hù)從鼓拖拉線(xiàn)形材料所需的力。
21.如權(quán)利要求20所述的卷軸，其中傳感器被配置為檢測(cè)當(dāng)用戶(hù)從鼓拖拉線(xiàn)形材料時(shí) 由電動(dòng)機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反向電磁力EMF。
22.一種用于卷繞線(xiàn)形材料的方法，該方法包括 通過(guò)使用電動(dòng)機(jī)以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓，將線(xiàn)形材料卷繞在鼓上，當(dāng)用戶(hù)從鼓拖拉線(xiàn)形材 料時(shí)，鼓以第二方向旋轉(zhuǎn)，從而能夠展開(kāi)線(xiàn)形材料；檢測(cè)當(dāng)電動(dòng)機(jī)以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓時(shí)線(xiàn)形材料的拉力超過(guò)閾值這一條件；以及響應(yīng)于滿(mǎn)足所述條件，促使電動(dòng)機(jī)停止以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)已停止在促使鼓以第一方 向旋轉(zhuǎn)的方向上旋轉(zhuǎn)而關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)消耗的電流超過(guò)電流閾值 這一條件，促使電動(dòng)機(jī)停止以第一方向旋轉(zhuǎn)鼓。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述條件是電動(dòng)機(jī)消耗的電流超過(guò)電流閾值，所 述方法還包括響應(yīng)于檢測(cè)到所述條件的持續(xù)時(shí)間已經(jīng)超過(guò)預(yù)定時(shí)間段，促使電動(dòng)機(jī)停止以 第一方向旋轉(zhuǎn)鼓。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中卷繞線(xiàn)形材料包括促使線(xiàn)形材料移動(dòng)通過(guò)實(shí)質(zhì)上 圍繞鼓和電動(dòng)機(jī)的殼的孔。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括通過(guò)以下操作來(lái)減小用戶(hù)從鼓拖拉線(xiàn)形材料所 需的力當(dāng)電動(dòng)機(jī)未激活時(shí)，檢測(cè)線(xiàn)形材料的拉力高于預(yù)定量這一條件；以及響應(yīng)于檢測(cè)到拉力高于預(yù)定量這一條件，促使電動(dòng)機(jī)以第二方向旋轉(zhuǎn)鼓，以展開(kāi)線(xiàn)形 材料。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中檢測(cè)拉力高于預(yù)定量這一條件包括檢測(cè)當(dāng)用戶(hù)從 鼓拖拉線(xiàn)形材料時(shí)由電動(dòng)機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反向電磁力EMF。
全文摘要
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括當(dāng)用戶(hù)試圖退繞諸如水管之類(lèi)的線(xiàn)形材料時(shí)能夠幫助用戶(hù)的一種自動(dòng)卷軸。所述自動(dòng)卷軸包括具有電動(dòng)機(jī)可控制器的控制系統(tǒng)，所述電動(dòng)機(jī)控制器能夠感測(cè)線(xiàn)形材料的拉動(dòng)或增加的拉力，并且能夠促使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)以退繞線(xiàn)形材料。在特定的實(shí)施例中，當(dāng)收回線(xiàn)形材料的末端部分時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制器跟蹤線(xiàn)形材料的未纏繞通口的長(zhǎng)度，并且/或者減小電動(dòng)機(jī)的纏繞速度。
文檔編號(hào)B65H75/34GK101891088SQ20101024562
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者詹姆斯·B·A·特雷西, 邁克爾·J·李, 雷蒙·安東尼·卡馬尼奧, 馬丁·克布勒 申請(qǐng)人:巨杰公司